KR100742962B1

KR100742962B1 - 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그제조 방법

Info

Publication number: KR100742962B1
Application number: KR1020050109794A
Authority: KR
Inventors: 박서진; 김동욱; 김명호
Original assignee: 도레이새한 주식회사
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-07-25
Also published as: KR20070052129A

Abstract

본 발명은 부직포의 양면이 다른 이색을 가지고 내후성, 통기성 및 배수성이 뛰어나며, 과일 착색성이 우수한 멀칭(Mulching; 잡초제거)용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 전체 폴리프로필렌 스판본드 부직포에 대하여 한쪽 면은 흰색 색상층이고 다른 면은 흑색 색상층의 이층 구조로 되며, 그 비율이 상기 흰색 색상층은 전체 스판본드 부직포의 25~75%이고, 양면을 구성하는 색상의 중량비가 0.5~1.5 : 1.5~0.5의 비율이고, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융지수 (MI)가 20~80g/10분인 것이며, 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여, 자외선 안정제로 HALS계 자외선안정제를 0.1 ~ 1.5 중량% 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 부직포는 장기간 사용이 가능하고, 통기성 및 보온성이 뛰어나며, 태양광의 투과를 억제하여 잡초제거 효율을 유지하게 하면서도, 태양광의 반사효과를 얻어 과일에 빛이 많이 도달하게 하여 과일의 착색성이 우수하여 상품가치가 높은 과일을 생산할 수 있도록 하는 유용한 발명이다.

부직포, 폴리프로필렌, 통기성, 착색성, 잡초제거.

Description

멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그 제조 방법{Polypropylene spunbond nonwoven fabric having multi-layer for mulching and manufacturing method thereof}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 멀칭용 양면 이색 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 단면 사진이다.

도 2는 본 발명에 따른 멀칭용 양면 이색 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조 장치를 개략적으로 도시한 모식도이다.

*도면의 주요 부호의 설명

10 : 원료저장조(SILO) 11,11': 원료계량장치

12,12': 압출기(EXTRUDER)

13,13': 스핀펌프(SPINPUMP) 및 스핀 빔(SPINBEAM)

14,14': 퀀칭쳄버(QUENCHING CHAMBER)

15,15': 인터미디에이트 첸널(INTERMEDEATE CHANNEL)

16,16': 석션블로우(SUCTION BLOWER)

17 : 스크린벨트(SCREEN BELT)

18 : 캘린더(CALENDER)

19 : 와인더(WINDER)

본 발명은 멀칭(Mulching; 잡초제거)용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 부직포의 양면이 다른 이색을 가지고 내후성, 통기성 및 배수성이 뛰어나며, 과일 착색성이 우수한 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

산업화에 따른 인건비의 상승과 농촌 인구의 고령화에 따라 노동력을 절감하기 위한 여러 방안들이 제안되고 있으며, 그 중 과수원 등의 잡초를 적은 노동력으로 보다 용이하게 제거할 수 있는 여러 가지 방법이 시도되어 왔는데, 예를 들어 종래에는 흑색의 일반 폴리에틸렌 필름(polyethylene film)을 토양에 덮어 잡초의 광합성을 방지함으로 그 성장을 억제하여 제거하는 방법이 주로 사용되어 오고 있었다. 그러나, 이와 같은 종래의 폴리에틸렌 필름을 사용하는 경우에, 상기 필름은 통기성 및 배수성이 미흡하여 관수 시 비닐을 벗겨야 하는 등 추가적인 많은 노동력을 필요로 하는 단점이 있었다. 또한, 장마기 또는 갈수기에 물이나 습기의 배출능력 및 관수 등이 과수의 생장발육을 저해하는 상반된 특성을 가지는 등 각종의 문제점을 내포하고 있으며, 특히 햇볕에 노출됨으로써 일반적으로 자외선(UV)안정제의 분산이 고르지 않은 필름의 경우는 태양광의 자외선에 의해 분자 간 사슬이 파괴되어 초기 물성을 잃어버리고 쉽게 찢어져, 자외선에 의한 취화로 재사용이 불가하여 회수되지 않고 토양에 버려짐으로 인한 이차 오염 문제가 발생하기도 하였다.

이에, 상기한 바와 같은 이차 오염을 방지하기 위해, 예를 들어 대한민국특허출원제 2002-0074228호, 동 2003-7007670호 및 동 2003-7009722호 등은 광분해성 및 생분해성 필름을 개시하고 있으나, 상기한 종래의 멀칭용 필름의 단점을 완전히 해소하지 못하고 있다.

한편, 상기한 종래의 멀칭용 필름의 문제점인 통기성을 해결하기 위하여, 대한민국 특허출원 제2001-0044745호는 "농업용 부직포 합지 필름"의 명칭으로 "통기성 필름 제조용 무기재 함유 수지를 압출기에서 칭량 70g/㎡미만으로 압출하면서 압출 필름의 용융상태에서 필름의 일면에 칭량 90g/㎡미만의 부직포를 공급하여 합지 하고, 연속하여 부직포가 합지된 필름을 가압 연신마크 조성체가 조밀하게 배열된 압연신장 롤(1)과 탄성 고무롤(2)로서 구성한 압연 롤에서 압연하여 통기성을 부여한 농업용 부직포가 합지된 통기성 필름"을 개시하고 있다. 또한, 상기한 종래의 멀칭용 필름의 내후성, 통기성 등의 문제점을 보완하기 위하여 자외선안정제를 균일하게 함유한 블랙(black) 또는 그린(green) 등 어두운 색상 계열의 단색 단일 층의 미세한 폴리프로필렌 섬유로 구성된 스판본드 부직포가 제안되었는데, 예를 들어, 대한민국 특허출원 제2004-0030299호는 "잡초방제용 농업용 녹색부직포"의 명칭으로 "잡초방제용 녹색마스터배치를 이용한 도면1과 같은 녹색부직포 제조하는방법에 있어 폴리프로필렌(PP)원료을 주성분으로 하고 녹색마스터배치(master batch) 6% ~ 7%와 광안정제(UV)를 용도에 따라 1.2% ~ 20% 를 넣어 1D~6D로 압출후 역시 용도에 따라 표면 엠보싱 크기를 11%, 14.6%, 15%, 18%, 19%의 열엠보 롤로 열압축후 친수제(HY:물흡수제)를 후가공하여 녹색부직포 제조방법"을 개시하고 있다. 이러한 폴리프로필렌 녹색 부직포는 종래의 단점인 자외선에 의한 취화를 방지하고, 부직포로 웹이 형성되어 장마기에는 적절한 배수가 가능하게 하고, 갈수기에는 멀칭된 부직포를 벗겨내지 않고도 관수가 가능하게되어 잡초제거용으로 폭 넓게 적용되어 왔다.

특히, 상기와 같이 종래의 공지된 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 경제성, 경량성, 성형성, 내약품성 등의 우수한 특성을 가지고 있으므로, 기저귀, 생리대 등 위생자재, 포장재료, 자동차 내장재료, 일회용 작업복 등의 잡화에 널리 이용되고 있으며, 또한 일반적으로 폴리프로필렌은 자외선에 취약하다고 알려져 있으나, 우수한 자외선안정제의 첨가함으로 시설 하우스 내 난방비 절감 목적의 보온자재 및 잡초제거용, 인삼 밭 차광용, 못자리용 등 농업용 분야에서도 널리 이용되고 있다. 특히, 그 중에서도 포도, 사과 등의 과수원에서 잡초제거용으로 사용되고 있는 부직포는 상술한 바와 같이 종래의 문제점으로 지적된 내후성, 통기성 및 배수성은 해결한 장점은 있으나, 흑색, 암갈색 등 부직포 앞 뒷면이 단일한 색상의 어두운 색으로 구성되어 있으며, 과수원 과수 하부에 설치되어져 태양광을 흡수, 차단하여 과수의 하부에서 잡초의 광합성을 하지 못하도록 하여 잡초를 제거하고 있으나, 이 렇게 설치된 부직포는 태양광의 흡수로 인해 과수 하부에서 성장하는 과일에는 착색성이 좋지 않아 농작물의 상품효과를 저하시키는 요인이 되고 있다. 즉, 상기와 같이 종래의 폴리프로필렌 부직포는 부직포의 단위면적당 중량과 두께에 의해 광선의 투광율이 낮아져 부직포의 설치로 잡초의 생장을 억제하는 효과가 뛰어나나 이러한 긍정적 효과와는 상반된 현상으로 상기 멀칭용 부직포가 태양광을 흡수함으로, 일반적으로 부직포가 설치되지 않았을 때에 태양광이 자연적으로 지면에서 반사되는 반사효과 등이 부직포의 설치로 억제하고, 따라서 과수의 잎에 가려 있거나, 과수 하부에서 생장하고 있는 과일은 빛을 충분히 받지 못하여 착색성이 저하됨으로 상품가치가 떨어진다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명자 등은 멀칭용으로 사용시 과일의 착색성을 저하시키는 상기한 종래의 단색 폴리프로필렌 부직포의 단점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과 특정의 이색 다층 구조를 갖는 폴리프로필렌 부직포를 제공함으로 상기한 문제점을 해결하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 내후성이 우수하여 다년간 사용이 가능하고, 통기성 및 보온성이 뛰어날 뿐 아니라 우수한 잡초제거 효과는 유지하면서도 태양광을 흡수하지 않고 반사함으로 부직포 미설치시와 동일하게 과일의 착색성을 저해하지 않는 멀칭용 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같이 우수한 특성을 갖는 멀칭용 폴리프로필 렌 부직포를 용이하게 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포는;

전체 폴리프로필렌 스판본드 부직포에 대하여 한쪽 면은 흰색 색상층이고 다른 면은 흑색 색상층의 이층 구조로 되며, 그 비율이 상기 흰색 색상층은 전체 스판본드 부직포의 25 ~ 75중량%이고, 양면을 구성하는 색상의 중량비가 0.5~1.5 : 1.5~0.5의 비율이고, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융지수 (MI)가 20~80g/10분인 것이며, 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여, 자외선 안정제로 HALS계 자외선안정제를 0.1 ~ 1.5 중량% 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 따른 부직포에 있어서, 상기 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 흰색 색상층은 자연적인(NATURAL) 색상 또는 흰색(WHITE COLOR)이고, 상기 흑색 색상층은 흑(BLACK) 또는 암녹색(DARK GREEN), 암갈색(DARK BLUE COLOR) 일 수 있다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 단위면적당 중량이 40~120g/㎡이고, 두께가 0.1~1.0㎜인 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 따르면 자외선안정제는 0.1 ~ 1.5 중량%가 포함되는데, 바람직하게는 0.3 ~ 1.0 중량% 범위가 좋다. 만약 자외선안정제의 첨가량이 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 0.1 중량% 미만인 경우에는 내후성 효과가 불충분하며, 1.5 중량%를 초과할 경우에는 압력이 상승하고 사절이 발생하는 등 작업성이 불량하고 원가상승의 원인이 되어 바람직하지 않다.

상기 본 발명의 다른 구성에 따르면, 전체 부직포를 구성하는 부직포 양쪽 면의 다른 색상의 중량비의 구성은 0.5 ~ 1.5 : 1.5 ~ 0.5의 비율이 적합한데, 만일 어느 한쪽의 색상이 다른 한쪽의 색상의 중량비보다 0.5 이하로 낮으면 낮은 쪽이 희색 색상인 경우 태양광 반사 효과가 낮아지고, 흑색 색상인 경우 잡초제거 효과가 저하되는 등 각각 그 특성을 발휘하기 어렵게 되어 바람직하지 않다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법은;

a) 5 ~ 20 중량%의 자외선안정제와 95 ~ 80 중량%의 폴리프로필렌을 혼련기로 용융하여 자외선안정제 함유 마스터 배치 칩(master batch chip)을 제조하는 단계;

b) 30 ~ 85 중량%의 안료와 15 ~ 70 중량%의 폴리프로필렌을 용융 혼련하여 흰색 색상의 마스터 배치 칩을 제조하는 단계;

c) 15 ~ 40 중량%의 안료와 60 ~ 85 중량%의 폴리프로필렌을 용융 혼련하여 흑색 색상의 마스터 배치 칩을 제조하는 단계; 및

d) 용융지수(MFR)가 20~80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 서로 다른 각각의 압출기에서 사입하고, 각 압출기에 상기 a)단계에서 얻어진 자외선안정제 함유 마스터 배치 칩을 사입하고, 그리고 일 압출기에 상기 b)단계에서 얻어진 흰색 색상의 마스터 배치 칩을, 타 압출기에 상기 c)단계에서 얻어진 흑색 색상의 마스터 배치 칩을 각각 사입하여 용융, 혼합, 균질화시켜 방사구금을 통하여 용융 방사하고, 냉각 및 연신 공정을 거쳐 필라멘트를 형성시킨 후, 연속으로 이동되는 다공질 컨베이어 벨트 상에서 양쪽 면의 색상이 다른 웹을 다층으로 형성, 이송하여 캘린더로 열 접착시켜 형태안정성을 부여하여 제조함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 압출기의 방사구금은 2 ~ 5개의 스핀 빔(SPIN BEAM)으로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 캘린더롤은 한쪽은 본딩율이 10~30%을 가지는 엠보싱 롤이고, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 플레이트롤로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 캘린더의 압력은 50~100dyne/cm이며, 온도는 130~170℃임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 b) 단계의 안료는 TiO₂이고 c) 단계의 안료는 카본블랙임을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 구성에 따르면, 상기 각 압출기에 사입되는 상기 a)단계에서 제조된 자외선안정제 함유 마스터 배치 칩은 자외선안정제가 전체 폴리프로필렌 수지 대비 0.1 ~ 1.5 중량% 포함되도록 그 사입량을 조절하는데, 그 이유는 상술한 바와 같다.

본 발명에 따른 양면 이색 다층구조 스판본드 부직포의 제조를 위해서 사용 하는 상기 압출기는 스핀빔이 2개 이상으로 구성되어져 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따르면 다년간 사용이 가능하게 하여 경제성을 높히고, 내후성을 높이기 위해 사용하는 자외선안정제는 작업성을 좋게 하기 위해서 마스터 배치 칩(master batch chip)으로 만들어 혼입하는데, 이에 의해 마스터 배치 칩 내 분산성과 부직포제조 공정 중 방사공정의 압력상승 문제를 해결하였다. 바람직하기로는 자외선안정제의 성능을 최대한 발휘시키기 위해서, 마스터 배치 칩에 함유된 자외선안정제는 함유량이 5 ~ 20 중량%가 되게 한다. 상기 마스터 배치 칩은 자외선안정제와 폴리프로필렌을 혼련기로 용융하여 제조할 수 있다.

상기 흰색 색상은 안료로 TiO₂ 30 ~ 85 중량%와 폴리프로필렌 15 ~ 70 중량%로 된 흰색 마스터 배치 칩에 의해 형성되고, 흑색 색상은 안료로 카본블랙 15 ~ 40 중량%과 폴리프로필렌 60 ~ 85 중량%로 된 흑색 마스터 배치 칩에 의해 각각 형성되며, 상기 각 마스터 배치 칩을 만들 때 사용되는 상기 폴리프로필렌 수지는 일반적으로 부직포 용도의 용융지수(MI)가 20~80g/10분인 폴리프로필렌 수지와 같은 수준의 용융지수를 갖는 것을 사용하는 것이 하여 마스터 배치 칩을 제조하는 것이 바람직하다. 만일 용융지수(MI)가 20~80g/10분 범위 밖의 것을 사용하면 부직포 형성의 작업성이 떨어져 바람직하지 않다.

본 발명에 따라 최종적으로 생산된 부직포는 그 내에 자외선안정제의 함유량이 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 0.1 ~ 1.5 중량%로 되게 조절하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 0.3 ~ 1.0 중량%이다. 만약 자외선안정제의 첨가량이 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 0.1 중량% 미만인 경우에는 내후성 효과가 불충분하며 1.5중량%를 초과할 경우에는 압력이 상승하고 사절이 발생하는 등 작업성이 불량하고 원가상승의 원인이 되어 바람직하지 않다. 또한, 상술한 바와 같이 전체 부직포를 구성하는 부직포 양쪽 면의 다른 색상의 중량 구성은 0.5 ~ 1.5 : 1.5 ~ 0.5의 비율이 적합하며 어느 한쪽의 색상이 다른 한쪽의 색상 중량비보다 0.5이하로 낮으면 태양광 반사 효과가 낮아지거나, 잡초제거 효과가 저하되는 각 색상층의 특성을 발휘하기 어렵게 되어 바람직하지 않다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 자외선 안정제를 균일하게 함유함으로 태양광 자외선에 의한 잡초제거용 부직포의 취화문제를 해결하여 장기간 사용을 가능하게 하고, 소수성 폴리프로필렌 미세 섬유로 구성되어 있어 통기성 및 보온성이 뛰어나, 내부 습기의 배출이 쉽고, 강수 및 우기 시 과습에 의한 병충해 발생 등의 피해를 줄일 수 있고, 갈수기에는 부직포를 제거하지 않고도 관수 및 액비처리가 용이하여 노동력을 절감할 수 있게 하고, 특히 서로 다른 색상이 부직포 양면에 적층되어 있는 이중 구조로 됨으로, 자연적인 또는 흰 색상을 상부로 향하게 하고 흑색 또는 갈색 등 어두운 색상을 지면을 향하게 설치함으로써, 태양광의 투과를 억제하여 잡초제거 효율을 유지하게 하고, 또 다른 한쪽 면에 의해 태양광의 반사효과를 얻어 과수의 하부나 과수 잎에 가려 자연 채광이 어려운 과일에 빛이 닿게 함으로 상품가치가 높은 과일을 생산 할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한 본 발명에 따른 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법은 상기와 같이 본 발명에 따라 함유되는 자외선 안정제를, 섬유표면에 물리적으로 부착시키기 위한 함침 또는 스프레이 가공을 실시하는 복잡한 공정이 아니라, 마스터 배치로 만들어 폴리프로필렌 섬유 내에 분산시키는 방법을 채택함으로 작업공정의 작업성이 보다 양호하게 하며, 각 색상의 발현 또한 염색 등 후(後) 가공 공정과 같은 복잡한 공정이 아니라, 양면 이색의 특성을 갖는 각 색상의 마스터 배치 칩을 제조하여 사용함으로 작업성이 우수하다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참고로 보다 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 단면 사진이고, 도 2는 본 발명에 따른 멀칭 양면 이색 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조 장치를 개략적으로 도시한 모식도이다.

본 발명에 따른 양면이색 다층구조 부직포를 제조하기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이 최소 2개 이상의 스핀 빔 13으로 구성된 스판본드 제조공정이 필요하며, 주원료의 특성은 용융지수(MI)가 20∼80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 사용한다. 상기 주원료인 폴리프로필렌 칩의 용융지수가 20g/10분 미만일 경우에는 용융점도가 너무 높아 압력이 상승하는 등 결과적으로 제사성이 떨어지는 문제점이 있고, 반대로 80g/10분을 초과할 경우에는 용융점도가 너무 낮아 방사성이 떨어지는 단점이 있다. 먼저 1개의 방사공정(SPUNBOND UNIT "A")의 스핀 빔에서 주원료 폴리프로 필렌과 자외선안정제 마스터 배치 칩 및 TiO₂가 30 ~ 85 중량% 함유된 흰색 마스터 배치 칩을 전체 중량대비 0 내지 5 중량% 투입한다. 상기 흰색 마스터 배치는 TiO₂가 30중량% 미만인 마스터 배치 칩을 사용하면 마스터 배치 칩의 투입량이 많아 경제적이지 못한 단점이 있고, TiO₂ 가 85중량%를 초과하는 마스터 배치 칩을 사용하거나 5중량%를 초과하여 사용할 경우에는 방사가 용이하지 못하고 제조되는 부직포의 물성이 저하되는 등의 문제점이 있다. 또 다른 1개의 방사공정(SPUNBOND UNIT "B")의 스핀 빔에서는 주원료 폴리프로필렌과 자외선안정제 마스터 배치 칩을 동일하게 사용하되, TiO₂ 가 함유된 마스터 배치 칩을 사용하지 않고 카본블랙이 15~40중량% 함유된 흑색 마스터 배치 칩이나 암녹색 또는 암청색 등 이색을 얻고자 하는 각각의 마스터 배치 칩을 사용하며, 흑색 마스터 배치 칩을 사용할 경우 마스터 배치 칩 내에 카본블랙의 농도가 15중량% 이하이면 얻고자 하는 흑색 색상을 내기 위해서 마스터 배치 칩의 사용량을 올려야 하므로 경제적이지 못하고, 카본블랙의 농도가 40중량%를 초과하면 분산성과 방사 작업성이 나빠지는 단점이 있다.

본 발명의 멀칭용 양면이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조 방법은 단일 색상 스판본드 부직포의 제조방법의 컨베이어 벨트 이후 공정은 동일하고, 또 동일 설비 내에서 이루어지나, 다층구조의 수만큼 각각의 원료계량장치 11, 압출기 12, 퀀칭쳄버 14로 구성되어 있다. 저장조(Silo) 10에 저장된 폴리프로필렌 수지는 원료를 계량하는 원료 계량장치 11, 11'로 각각 이송되어 일정량씩 압출기 12, 12'에 공급된다. 또한, 자외선안정제가 함유된 마스터 배치 칩과 얻고자 하는 양면 이 색상에 부합하는 칼라 마스터 배치 칩도 각각의 다른 원료 계량장치 11, 11'로 이송되어 일정량씩 계량, 각각의 압출기 12, 12'에 공급된다. 공급된 원료 및 각각의 마스터 배치 칩은 고온의 압출기 12, 12'내에서 용융 및 혼합되어 다수의 오리피스로 구성된 구금을 통하여 방사되면 20~30㎛의 미세한 굵기의 실로 된다. 방사된 폴리머는 벌집 모양의 퀀칭 챔버 14, 14'를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 냉각, 고화되고 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트(스크린 벨트) 17하부에서 흡입하는 석션블로우(SUCTION BLOWER) 16, 16'의 공기의 압력에 의해 연신되어져, 연속으로 구동되는 컨베이어 벨트 17 상에 일정한 중량으로 적층이 된다. 통상적으로 부직포 층을 구성해 주는 필라멘트를 방사하는 구금으로 구성된 빔(BEAM)은 하나이나, 본 발명에서는 2 ~ 5 빔으로 할 수 있다. 상기 빔이 2개 이하일 경우 본 발명에서 얻고자 하는 2가지의 색상을 제조할 수 없으며 많을수록 다층구조 스판본드 부직포를 만들 수 있으며, 색상 중량비율의 선택 폭이 넓어 다양한 중량 비의 부직포를 제조할 수 있으나 5개를 초과할 경우에는 중량 균일성의 개선 효과보다 초기 설비 설치 시 투자비의 과도한 증가 등의 문제점이 있다. 연속으로 구동되는 컨베이어 벨트 17 상에 각각 다른 색상의 웹을 적층시키는데 적층하는 색상의 중량비는 스핀 빔 앞에 있는 스핀펌프 13, 13'의 계량 량으로 조정하며 일정한 비율의 중량으로 적층이 된다. 이때 구성되는 부직포의 전체 중량 중 양쪽 면의 색상의 중량비는 0.5 ~ 1.5 : 1.5 ~ 0.5의 비율이 적합하며, 자연 색상 또는 흰색 색상의 비율이 0.5 이하가 되면, 태양광의 반사량이 적어져 과일의 착색효과에 미치는 영향이 크지 않고, 흑색 또는 어두운 색상의 중량비가 0.5 이하가 되면 제초 효과가 없어지게 되며, 각각의 중량비가 1.5 이상이 되면 상대적으로 반대면 색상이 0.5이하가 되므로 상술한 문제와 동일한 문제가 발생한다. 형성된 웹을 역학적 특성 및 형태안정성을 부여하기 위하여 캘린더 18에서 열과 압력으로 결합하는데, 이때 캘린더 18 롤의 구성은 한쪽은 본딩율이 10 ~ 30%을 가지는 엠보싱롤(Embossing roll)로, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 플레이트롤(Plate Roll)로 구성된다. 본딩율이 10% 미만이면 형성된 웹의 형태안정성이 부족하고 강도가 낮아져 포(布)로서의 적용이 불가능한 단점이 있고, 30%를 초과할 경우에는 지나치게 필름화되는 면적이 넓어 촉감이 불량해지고 쉽게 찢어지는 문제점이 있다. 이때 부여되는 캘린더의 압력은 50~100dyne/cm이며, 온도는 130~170℃ 정도이다. 생산되는 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 기초 중량은 40~120g/㎡으로 하고, 두께가 0.1~1.0㎜가 되도록 하는 것이 멀칭용으로 바람직하다. 만일 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 기초 중량이 40g/㎡ 미만이고, 두께가 0.1mm 미만이면 부직포 물성이 낮고 쉽게 찢어지는 등 잡초제거용으로 부적합하며, 특히 저 중량 생산 시 생산성의 저하 등 경제적으로 생산하지 못하는 단점이 있고, 기초 중량이 120g/㎡를 초과하고, 두께가 1.0mm를 초과할 경우에는 지나치게 두꺼워 형태 안정성의 부여를 위해 열 캘린더링을 실시하는데 있어서 열 전달이 어려워 박리가 발생하는 등 열 접착이 곤란해지는 문제점과 설치 시 지나친 경제적 부담으로 작용하게 된다.

다음의 실시예 및 비교실시예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 실시예 및 비교실시예 중의 각종 특성치 의 측정 및 평가는 다음과 같이 행하였다.

[평가방법]

(1) 단위면적당 무게(중량:g/㎡) : ASTM D 3776-1985의 방법에 준해 측정하였다.

(2) 인장강도 : 인장강신도기(Instron) 측정설비를 이용하여 ASTM D1682-64법에 의해 시험 편 폭 5cm, 간격 7.5cm의 시험 편을 인장속도 300mm/min의 조건으로 인장하여 최대 하중을 구하였다.

(3) 인장신도 : 상기 (2)의 방법으로 측정한 최대 신장시의 신도를 구하였다.

(4) 내후성: Weater-O-mether설비를 이용(Light source : Xenon Arc, Black Panel Temp : 63℃, 상대습도 : 50%, 조사량 : 0.35W/㎡, Cycle :Spray 18min/Light 102min)하여 1200hr 조사 후 강도를 상기 (2)와 같이 측정하고 초기강도 대비 유지율을 구하였다.

(5) 두께 : 다이얼 게이지(Dial gauge)를 이용하여 측정하였다.

(6) 탁도(HAZE) : 헤이즈 메터(HAZE METER) 설비를 이용하여 각 부직포의 헤이즈를 측정하였다.

(7) 제조작업성, 설치 작업성, 과일착색성, 잡초제거효과 : 각 실시예 및 비교실시예에 따라 부직포 제조시 방사성 및 제사성에 따른 제조작업의 용이성을 평가하였으며, 이와 같이 제조된 부직포를 과수원에 설치하여 그 설치작업의 편의성을 평가하고, 그 설치된 상태에서 과일을 재배하여 과일의 착색성과 잡초제거효과 를 육안으로 판정하였다.

실시예 1

본 실시예에서는 스판본드 부직포용 주 원료인 폴리프로필렌은 용융지수(MI)가 35g/10분인 것을 사용하였으며, 자외선안정제로 CHIMASSORB944를 사용하여 상기 용융지수가 35g/10분인 폴리프로필렌에 15중량%로 균일하게 혼련되게 하여 마스터 배치 칩을 제조하였다. 상기 마스터 배치 칩을 원료저장조에 6kg을 투입하고 주 원료인 폴리프로필렌을 89.4kg을 투입하였다. 스판본드 "A" 빔에는 흰색 색상 스판본드 부직포 층이 형성되게 하기 위하여 TiO₂를 용융지수가 35g/10분인 폴리프로필렌에 85중량%가 균일하게 혼련되어 있는 마스터 배치 칩 0.6kg을 투입하고, 스판본드 "B" 빔에는 흑색 색상 스판본드 부직포 층이 형성되게 하기 위하여 카본블랙을 용융지수가 35g/10분인 폴리프로필렌에 20중량%가 균일하게 혼련되어 있는 마스터 배치 칩 4kg을 투입하였다. 원료저장조로부터 각각의 스핀빔에 설치되어 있는 원료계량장치에서 일정하게 계량, 공급되는 원료와 각각의 마스터 배치 칩을 각 스판본드 유닛의 압출기(Extruder)에서 용융, 혼련시켜, 방사 구금을 통해 필라멘트를 형성시킨 후, 냉각공기로 냉각 및 벨트하부 흡입 에어로 연신시켜 섬도 2.5데니어인 필라멘트를 연속으로 구동되는 컨베이어 벨트 상에서 스핀빔 "A'와 "B"의 중량비가 1:1이 되도록 스핀펌프(SPINPUMP)의 RPM을 조정하여 웹으로 형성시켜 엠보싱롤(Emboss roll)이 168℃이고 플레이트롤(Plate roll)이 166℃이며, 압력이 98dyne/cm인 조건에서 압착시켜 형태안정성을 부여하였다. 단위면적당 중량이 80g인 내후성과 과일 착색성이 우수한 멀칭용 양면 이색(WHITE&BLACK) 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였으며 그 자세한 제조 조건을 표 1에, 상기와 같이 제조된 부직포의 특성을 표 2에 각각 나타내었다.

실시예 2

실시예 1에서 스핀빔 "A"에 흰색 색상 마스터 배치 칩을 투입하지 않고 폴리프로필렌 고유의 자연 색상으로 하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 80g인 내후성과 과일 착색성이 우수한 멀칭용 양면 이색(NATURAL&BLACK) 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

실시예 3

실시예 1에서 스핀빔 " B"에 암녹색상 마스터 배치를 5.0kg 투입하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 80g인 내후성과 과일 착색성이 우수한 멀칭용 양면 이색(WHITE&GREEN) 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

실시예 4

주 원료인 폴리프로필렌은 용융지수(MI)가 75g/10분인 것을 사용하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 80g인 내후성과 과일 착색성이 우수 한 멀칭용 양면 이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

비교실시예 1

자외선안정제 함유 마스터 배치 칩을 1.5중량% 사용하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 80g인 멀칭용 양면 이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

비교실시예 2

엠보싱 롤(Emboss roll)이 158℃이고 플레이트(Plate roll)이 156℃이며, 압력이 88dyne/cm인 조건에서 압착시켜 형태안정성을 부여하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 30g인 멀칭용 양면 이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

비교실시예 3

압력이 108dyne/cm인 조건에서 압착시켜 형태안정성을 부여하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 130g인 멀칭용 양면 이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

비교실시예 4

스판본드 "A"(흰색 색상)와 스판본드 "B"(흑색 색상)의 중량비를 0.5 : 1.5 로 하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 80g인 멀칭용 양면 이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

비교실시예 5

스판본드 "A"(흰색 색상)와 스판본드 "B"(흑색 색상)의 중량비를 1.5 : 0.5로 하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 80g인 멀칭용 양면 이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

비교실시예 6

스판본드 "A"에도 흑색 색상의 마스터 배치 칩을 투입하여 단일 색상으로 하고 단위면적당 중량을 60g로 하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 멀칭용 양면 이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

비교실시예 7

주 원료인 폴리프로필렌은 용융지수(MI)가 15g/10분인 것을 사용하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 80g인 멀칭용 양면 이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

비교실시예 8

주 원료인 폴리프로필렌은 용융지수(MI)가 85g/10분인 것을 사용하는 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 80g인 내후성과 과일 착색성이 우수한 멀칭용 양면 이색 다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였다.

생산조건

구 분

실시예1

실시예2

실시예3

실시예4

비교예1

비교예2

비교예3

비교예4

비교예5

비교예6

비교예7

비교예8

자외선안정제농도 (중량%)

0.9

0.225

0.9

색상

W&B

N&B

W&G

W&B

B

W&B

색상 중량비

1:1

0.5: 1.5

1.5: 0.5

1:1

부직포 단위 중량(g/㎡)

80

30

130

80

60

80

* W: WHITE, B: BLACK, N: NATURAL, G: GREEN

구 분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예 6	비교예7	비교예8
중량(g/㎡)		80.1	80.2	80.0	80.1	80.1	30.5	129.6	80.1	80.3	60.0	80.1	80.1
두께(㎜)		0.51	0.50	0.50	0.51	0.52	0.21	0.71	0.51	0.52	0.39	0.51	0.51
강도 (㎏/5㎝	MD	18.3	17.9	17.7	18.2	17.6	7.3	19.5	18.6	18.3	17.9	17.5	18.2
강도 (㎏/5㎝	CD	10.3	10.5	10.0	10.1	9.7	3.1	11.8	9.9	10.4	9.5	9.5	9.8
신도 (%)	MD	78	81	76	77	80	90	63	84	82	82	81	89
신도 (%)	CD	88	91	86	89	90	92	70	95	93	91	90	96
내후성 (%)	MD	91	89	90	90	48	87	91	88	93	90	56	58
내후성 (%)	CD	88	90	90	89	45	91	88	90	90	87	54	59
HAZE		2.4	2.5	2.4	2.4	3.0	21.9	2.1	2.6	12.6	2.7	2.4	2.4
제조작업성		◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	X	X
설치작업성		◎	◎	◎	◎	◎	◎	X	◎	◎	◎	◎	◎
착색성		◎	◎	◎	◎	◎	X	◎	X	◎	△△	◎	◎
제초효과		◎	◎	◎	◎	△	X	◎	◎	X	◎	◎	◎

*제조작업성, 설치작업성, 착색성 및 제초효과 평가기준 ◎:우수, △:보통, X:불량.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 태양광 자외선에 의한 잡초제거용 부직포의 취화문제를 해결하여 장기간 사용을 가능하게 하고, 통기성 및 보온성이 뛰어나, 내부 습기의 배출이 쉽고, 강수 및 우기 시 과습에 의한 병충해 발생 등의 피해를 줄일 수 있고, 갈수기에는 부직포를 제거하지 않고도 관수 및 액비처리가 용이하여 노동력을 절감할 수 있게 하고, 태양광의 투과를 억제하여 잡초제거 효율을 유지하게 하면서도, 태양광의 반사효과를 얻어 과일에 빛이 많이 도달하게 하여 과일의 착색성이 우수하여 상품가치가 높은 과일을 생산할 수 있도록 하는 유용한 발명이다.

Claims

전체 폴리프로필렌 스판본드 부직포에 대하여 한쪽 면은 흰색 색상층이고 다른 면은 흑색 색상층의 이층 구조로 되며, 그 비율이 상기 흰색 색상층은 전체 스판본드 부직포의 25 ~ 75중량%이고, 양면을 구성하는 색상의 중량비가 0.5~1.5 : 1.5~0.5의 비율이고, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융지수 (MI)가 20~80g/10분인 것이며, 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여, 자외선 안정제로 HALS계 자외선안정제를 0.1 ~ 1.5 중량% 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 흰색 색상층은 자연적인(NATURAL) 색상 또는 흰색(WHITE COLOR)이고, 상기 흑색 색상층은 흑(BLACK) 또는 암녹색(DARK GREEN), 암갈색(DARK BLUE COLOR)임을 특징으로 하는 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 단위면적당 중량이 40~120g/㎡이고, 두께가 0.1~1.0㎜인 것을 특징으로 하는 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 자외선안정제는 0.3 ~ 1.0 중량%가 포함됨을 특징으로 하는 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포.
a) 5 ~ 20 중량%의 자외선안정제와 95 ~ 80 중량%의 폴리프로필렌을 혼련기로 용융하여 자외선안정제 함유 마스터 배치 칩(master batch chip)을 제조하는 단계;

b) 30 ~ 85 중량%의 안료와 15 ~ 70 중량%의 폴리프로필렌을 용융 혼련하여 흰색 색상의 마스터 배치 칩을 제조하는 단계;

c) 15 ~ 40 중량%의 안료와 60 ~ 85 중량%의 폴리프로필렌을 용융 혼련하여 흑색 색상의 마스터 배치 칩을 제조하는 단계; 및

d) 용융지수(MFR)가 20~80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 서로 다른 각각의 압출기에서 사입하고, 각 압출기에 상기 a)단계에서 얻어진 자외선안정제 함유 마스터 배치 칩을 사입하고, 그리고 일 압출기에 상기 b)단계에서 얻어진 흰색 색상의 마스터 배치 칩을, 타 압출기에 상기 c)단계에서 얻어진 흑색 색상의 마스터 배치 칩을 각각 사입하여 용융, 혼합, 균질화시켜 방사구금을 통하여 용융 방사하고, 냉각 및 연신 공정을 거쳐 필라멘트를 형성시킨 후, 연속으로 이동되는 다공질 컨베이어 벨트 상에서 양쪽 면의 색상이 다른 웹을 다층으로 형성, 이송하여 캘린더로 열 접착시켜 형태안정성을 부여하여 제조함을 특징으로 하는 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 압출기의 방사구금은 2 ~ 5개의 스핀 빔(SPIN BEAM)으로 구성됨을 특징으로 하는 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 캘린더의 롤은 한쪽은 본딩율이 10~30%을 가지는 엠보싱 롤이고, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 플레이트롤로 구성됨을 특징으로 하는 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 캘린더의 압력은 50~100dyne/cm이며, 온도는 130~170℃임을 특징으로 하는 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 b) 단계의 안료는 TiO₂이고 c) 단계의 안료는 카본블랙임을 특징으로 하는 멀칭용 다층 구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.